【题目】如图所示,电源电压为12V,并且保持不变,滑动变阻器R1的最大阻值为18Ω,R2为12Ω,小灯泡L上标有“6V 3W”字样.
(1)当S闭合,S1、S2都断开时,要使灯泡正常工作,滑动变阻器接入电路中的阻值为多大?
(2)闭合S、S1、S2,调节滑动变阻器,此时电流表示数为2.5A,求通电10min电流通过滑动变阻器做的功是多少?
(3)开关应怎样闭合或断开才能使电路总电功率最小?最小电功率为多少?
【答案】略
【解析】(1)小灯泡L上标有“6V 3W”字样,表示灯的额定电压为6V,灯的额定功率为3W,由P=UI可得,灯的额定电流:IL =PL/UL=3W/6V=0.5A,
由欧姆定律可得,灯正常发光时的电阻:RL =UL/IL=6V/0.5A=12Ω;
当S闭合,S1 、S2 都断开时,灯与变阻器R1 串联,等效电路图如图所示:
要使灯泡正常工作,灯泡两端的电压U额 =6V,电路中的电流为:IL =0.5A,
由串联电路电压的规律,滑动变阻器两端的电压U滑 =U-U额 =12V-6V=6V,
则滑动变阻器接入电路中的阻值:R滑 =U滑/IL=6V/0.5A=12Ω;
(3)闭合S、S1 、S2 时,灯短路,两电阻并联,等效电路图如图2所示:
此时电流表示数为2.5A,即干路电流I=2.5A,
由欧姆定律可得,通过R2 的电流:I2 =U/R2=12V/12Ω=1A;
根据并联电路电流的规律,通过变阻器的电流:I滑 =I-I2 =2.5A-1A=1.5A,
通电10min电流通过滑动变阻器做的功:W滑 =UI滑 t=12V×1.5A×10×60s=10800J;
(3)要使电路总电功率最小,根据P=UI=U2/R可知,则电路中的总电阻应最大;根据并联电路的总电阻小于其中任一电阻,串联的总电阻大于其中任一电阻,因为变阻器的最大电阻为18Ω且R1 >R2 ,所以,将R1 与灯串联,即S闭合,S1、S2 都断开且将变阻器的最大电阻连入电路中时,电路中的总电阻最大;则R大 =R1 +RL =18Ω+12Ω=30Ω,故电路的最小电功率:P最小 =U2/R大=(12V)2/30Ω=4.8W。
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【题目】阅读《金属中的电流和电流方向》回答题
金属中的电流和电流方向
金属导体两端没有电压时,也就是金属中没有电场时,金属中的自由电子的运动是无规则的,在通常温度下,电子热运动的速度大约是一百千米每秒,但整体上在任何一个方向上的平均速度都等于零,因此在平常情况下金属中没有电流。
金属导体中的电流是电子的定向移动形成的。那么电子在电路中是怎样做定向运动的呢?有的同学根据一拉开关电灯就亮,猜想一定是发电厂的电子在拉开关的瞬间,飞速地、几乎不费时间地跑到了电灯上。也有的同学猜想:电子可能是在电路中一个顶着一个,在作“顶牛接力”。就像多米诺骨牌一样,当推倒第一块骨牌时,其他骨牌将接连不断地被推倒(如图)。当然按照这种想法,电子在电路中“顶牛”的速度也必须是极大的,不然电灯为什么一拉开关灯就亮了呢?
以上猜想虽然都有一定的道理,但是都不对。那么电子在电路中究竟是怎样运动呢?为了说明这个问题,我们回想一下游行队伍的运动情况:游行开始前,队员们在大街上静静地等候着。当总指挥一声令下“游行开始”,队伍中的每个人听到了命令,都动了起来,整个队伍就开始前进了。
电子在电路中的运动就好像游行队伍一样。
给金属两端加上电压,使金属中产生电场。这时每个自由电子都将受到电场力的作用,而发生与电场方向相反的定向运动。所以金属中有电场存在时,自由电子除了无规则的热运动外,还多了一个定向运动,就是这个定向运动形成了金属导体中的电流。
应该说明的是,电子开始定向移动是很及时的,但是前进的步伐却很缓慢,一般常见金属导体中,自由电子定向运动的速度不超过十分之几毫米每秒,而电流的传导速度跟电子定向运动的速度毫无关系,它总是电场的传播速度,这个速度等于光速。
关于电流的方向,为什么科学上一直沿用“正电荷移动方向为电流方向”的说法,是由于这个规定对正确研究电现象并无妨碍。至于规定与实际不符的问题,只是在金属等靠负电荷导电的导体中才存在,在导电的液体中,同时有正、负离子向相反方向移动,哪个规定都不尽符合实际。在某些情况下,电流确实由带正电的微粒(如α射线)形成的,则规定与实际是相符的。
请根据上述材料,对下面四个说法作出“正确”或“错误”的判断。
(1)金属导体两端没有电压时,导体中的电子像“游行开始前,队员们在大街上静静地等候着”一样保持静止:_____
(2)每个自由电子都将受到电场力的作用,而发生与电场方向相反的定向运动,电场力就好像是游行队伍中的每个人听到了命令,在这里用到了“类比法”,将电场力类比为命令:_____
(3)电流在导线中传导的速度要比在用电器中传导的速度快:_____
(4)金属这种常有的导体是靠负电荷导电的,所以规定“负电荷移动方向为电流方向”更为科学。_____
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【题目】如图是晓益同学用伏安法测量某未知电阻实物元件。
①请设计实验电路图并按照电路 图将实物图连接起来(最左侧接线柱为负接线柱);
(__________)
②设计记录实验数据的表格,将如下 图所示的实验数据填入表格,并计算出被测电阻本次的阻值。
(__________)
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【题目】为了比较水和沙子吸热本领的大小,小朱做了如图所示的实验:在两个相同的烧杯中,分别装有质量、初温都相同的水和沙子,用两个相同的酒精灯对其加热,实验数据记录如下表:
质量/g | 温度升高10所需要的时间/s | 温度升高20所需要的时间/s | 温度升高30所需要的时间/s | |
沙子 | 30 | 64 | 89 | 124 |
水 | 30 | 96 | 163 | 220 |
(1)在此实验中用_____选填“加热时间”或“升高的温度”)表示水和沙子吸热的多少;
(2)分析上表中的实验数据可知:质量相同的水和沙子,升高相同温度时,水吸收的热量____(选填“大于”或“小于”)沙子吸收的热量;
(3)如果加热相同的时间,质量相同的水和沙子,_____(选填“水”或“沙子”)升高的温度更高;
(4)小明在研究表格内的实验数据发现:水和沙子温度升高第一个10℃所用的时间很长,其中的原因是石棉网、铁圈等也需要吸收热量,这样加热效率变_____(选填“高”或“低”).
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【题目】如图所示的电路中,电源电压为6V且不变,R1=R2=R3.某同学误将一电流表并联在R1两端,闭合开关后,电流表示数为0.5A,则R1=________Ω.发现错误后,该同学将图中电流表换成了电压表,则此时电压表的示数是_______V,此时电路的总电阻为______Ω.
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【题目】如图所示的电路中,电源电压保持不变,只闭合开关S1时,电流表、电压表的示数分别为U1和I1;再闭合开关S2、S3,同时将滑动变阻器的滑片移到最左端,电压表与电流表的示数分别为U2和I2,则下列判断正确的是()
A. U1>U2,I1>I2
B. U1<U2,I1>I2
C. U1=U2,I1<I2
D. U1<U2,I1<I2
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【题目】探究串联电路电压规律
(实验步骤)
(1)根据电路如图甲,用笔代替导线连接实物电路如图乙。
(______)
(2)如图甲所示,闭合开关,发现L1不发光,L2比较亮,电压表示数为零,则小灯泡L1的故障是__________;
(3)排除故障后,小兰正确测出了L1两端的电压,在测L2两端的电压时,小兰打算采用以下方法:电压表所接的B接点不动,只断开A接点,并改接到C接点上。此操作可能会导致电压表出现的现象是_____。
(4)最后,小兰按照正确的方法测出了L1、L2、AC之间的电压UL1=2.4 V,UL2=1.6 V,UAC的示数如图丙所示,读出UAC=______V,并得出了实验的最终结论。实验结论为:________。
(交流与评估)此实验依然存在着一定的缺陷,你的改进方法是:___________。
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【题目】小红同学在探究并联电路的电流关系时,连接的实验电路如图所示。
()请你说明在开关闭合后观察到的现象_____。
()请你改动图中一根导线的连接位置,闭合开关后,使两灯都发光,且电流表都有正常示数。(在需要改动的导线上画“×”,并画出改动后的连线)
(____)
()电路改动后小红同学根据多次实验中电流表和的示数可以得到的实验结论是_____
()小叶同学帮助小红同学在电路中又添加了一块电流表,他们利用再次改动后的电路进行实验,得到的实验结论是:在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,且各支路电流相等。你认为他们的实验需要改进之处是_____。
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【题目】如图所示为某种测定风力的电路装置,其中R0=10Ω为保护电阻,AB为一根水平放置的电阻丝,其电阻值随长度均匀变化.已知AB=10cm,且单位长度电阻λ=2Ω/cm,OA=5cm(电阻忽略不计).质量m=0.6kg的小球用一根轻质细金属丝OP悬于O点,它与电阻丝AB始终保持良好接触且无摩擦,无风时细金属丝OP自然下垂,在A点与电阻丝AB接触,电流表示数为0.2A;有风时细金属丝OP发生偏转与OA形成夹角.已知偏转角θ与小球所受风力F满足:F=mgtanθ.(电源电压保持不变 g=10N/kg).求:
(1)电源电压.
(2)当OP与AB交于C点时,此时风力等于9N,求对应的电流值.
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